JavaScript事件循环与异步(js事件循环队列)
ztj100 2025-07-09 18:38 5 浏览 0 评论
概述
JavaScript是单线程的,意味着它按单一序列执行代码。但多亏了事件循环和异步特性如setTimeout、Promises和async/await,它可以处理I/O操作、定时器和HTTP请求等任务而不会阻塞执行。
事件循环:核心概念
事件循环允许JavaScript通过将非阻塞操作放入队列并继续执行其他代码来执行非阻塞操作。当调用栈清空时,它检查队列并处理下一个任务。
涉及的组件
调用栈(Call Stack)
JavaScript代码执行的地方。它是LIFO(后进先出)。
Web APIs(由浏览器提供)
处理定时器、DOM事件、fetch请求等。
回调队列(任务队列)
存储要在栈清空后执行的回调函数。
微任务队列(Microtask Queue)
用于promises和queueMicrotask。比回调队列具有更高的优先级。
工作原理(简化流程)
console.log("Start");
setTimeout(() => {
console.log("Timeout");
}, 0);
Promise.resolve().then(() => {
console.log("Promise");
});
console.log("End");
// 输出:
// Start
// End
// Promise
// Timeout
为什么?
- console.log("Start") → 同步 → 立即执行
- setTimeout(...) → 发送到Web APIs → 延迟后将回调发送到任务队列
- Promise.then(...) → 微任务队列
- console.log("End") → 同步 → 执行
- 微任务队列运行:Promise
- 任务队列运行:Timeout
异步JavaScript工具
1. setTimeout / setInterval – 调度任务
// 基本用法
setTimeout(() => {
console.log('3秒后执行');
}, 3000);
// 清除定时器
const timerId = setTimeout(() => {
console.log('这个不会执行');
}, 5000);
clearTimeout(timerId);
// 间隔执行
const intervalId = setInterval(() => {
console.log('每秒执行一次');
}, 1000);
// 5秒后停止
setTimeout(() => {
clearInterval(intervalId);
}, 5000);
2. Promises – 表示未来值
// 创建Promise
const myPromise = new Promise((resolve, reject) => {
// 异步操作
setTimeout(() => {
const random = Math.random();
if (random > 0.5) {
resolve(`成功!随机数:${random}`);
} else {
reject(`失败!随机数:${random}`);
}
}, 1000);
});
// 使用Promise
myPromise
.then(result => {
console.log('成功:', result);
})
.catch(error => {
console.log('错误:', error);
})
.finally(() => {
console.log('无论成功失败都会执行');
});
// Promise链式调用
fetch('https://api.example.com/data')
.then(response => response.json())
.then(data => {
console.log('数据:', data);
return fetch('https://api.example.com/more-data');
})
.then(response => response.json())
.then(moreData => {
console.log('更多数据:', moreData);
})
.catch(error => {
console.error('请求失败:', error);
});
3. async/await – 处理promises的语法糖
async function fetchData() {
console.log("开始获取...");
const response = await fetch("https://api.example.com");
const data = await response.json();
console.log("完成:", data);
}
fetchData();
console.log("这个先运行");
详细示例和解释
1. 事件循环执行顺序示例
console.log('1. 同步代码开始');
setTimeout(() => {
console.log('2. setTimeout 0ms');
}, 0);
setTimeout(() => {
console.log('3. setTimeout 100ms');
}, 100);
Promise.resolve().then(() => {
console.log('4. Promise微任务');
});
Promise.resolve().then(() => {
console.log('5. 另一个Promise微任务');
});
console.log('6. 同步代码结束');
// 输出顺序:
// 1. 同步代码开始
// 6. 同步代码结束
// 4. Promise微任务
// 5. 另一个Promise微任务
// 2. setTimeout 0ms
// 3. setTimeout 100ms
2. 微任务队列优先级
console.log('开始');
setTimeout(() => {
console.log('setTimeout 1');
Promise.resolve().then(() => {
console.log('setTimeout 1 中的 Promise');
});
}, 0);
setTimeout(() => {
console.log('setTimeout 2');
}, 0);
Promise.resolve().then(() => {
console.log('Promise 1');
Promise.resolve().then(() => {
console.log('Promise 1 中的 Promise');
});
});
Promise.resolve().then(() => {
console.log('Promise 2');
});
console.log('结束');
// 输出顺序:
// 开始
// 结束
// Promise 1
// Promise 2
// Promise 1 中的 Promise
// setTimeout 1
// setTimeout 1 中的 Promise
// setTimeout 2
3. 实际应用示例
用户界面更新
async function updateUserInterface() {
console.log('开始更新UI');
// 模拟API调用
const userData = await fetchUserData();
// 更新DOM(微任务)
Promise.resolve().then(() => {
updateUserProfile(userData);
});
// 显示加载状态
showLoadingSpinner();
// 延迟隐藏加载状态
setTimeout(() => {
hideLoadingSpinner();
}, 1000);
console.log('UI更新完成');
}
function fetchUserData() {
return new Promise((resolve) => {
setTimeout(() => {
resolve({ name: '张三', email: 'zhangsan@example.com' });
}, 2000);
});
}
function updateUserProfile(userData) {
console.log('更新用户资料:', userData);
}
function showLoadingSpinner() {
console.log('显示加载动画');
}
function hideLoadingSpinner() {
console.log('隐藏加载动画');
}
updateUserInterface();
错误处理
async function handleUserAction() {
try {
console.log('开始用户操作');
// 模拟多个异步操作
const [userData, userPreferences] = await Promise.all([
fetchUserData(),
fetchUserPreferences()
]);
// 处理数据
const processedData = await processUserData(userData);
// 保存结果
await saveUserData(processedData);
console.log('用户操作完成');
} catch (error) {
console.error('操作失败:', error);
// 显示错误消息
showErrorMessage(error.message);
}
}
function fetchUserData() {
return new Promise((resolve, reject) => {
setTimeout(() => {
if (Math.random() > 0.3) {
resolve({ id: 1, name: '用户' });
} else {
reject(new Error('获取用户数据失败'));
}
}, 1000);
});
}
function fetchUserPreferences() {
return new Promise((resolve) => {
setTimeout(() => {
resolve({ theme: 'dark', language: 'zh' });
}, 500);
});
}
function processUserData(data) {
return new Promise((resolve) => {
setTimeout(() => {
resolve({ ...data, processed: true });
}, 300);
});
}
function saveUserData(data) {
return new Promise((resolve, reject) => {
setTimeout(() => {
if (Math.random() > 0.2) {
resolve('保存成功');
} else {
reject(new Error('保存失败'));
}
}, 800);
});
}
function showErrorMessage(message) {
console.log('显示错误:', message);
}
handleUserAction();
4. 性能优化技巧
避免阻塞事件循环
// 不良实践:阻塞事件循环
function heavyComputation() {
const start = Date.now();
// 模拟重计算
for (let i = 0; i < 1000000000; i++) {
// 大量计算
}
console.log(`计算耗时:${Date.now() - start}ms`);
}
// 良好实践:使用setTimeout分割任务
function nonBlockingComputation() {
const start = Date.now();
let i = 0;
function processChunk() {
const chunkSize = 1000000;
const end = Math.min(i + chunkSize, 1000000000);
for (; i < end; i++) {
// 处理一小块数据
}
if (i < 1000000000) {
// 还有更多工作要做,继续处理
setTimeout(processChunk, 0);
} else {
// 完成
console.log(`计算耗时:${Date.now() - start}ms`);
}
}
processChunk();
}
// 使用Web Workers进行真正的并行处理
function useWebWorker() {
const worker = new Worker('worker.js');
worker.postMessage({ type: 'heavyComputation' });
worker.onmessage = function(event) {
console.log('计算结果:', event.data);
};
}
批量DOM更新
// 不良实践:频繁DOM更新
function updateListBad(items) {
items.forEach(item => {
const element = document.createElement('div');
element.textContent = item.name;
document.body.appendChild(element);
});
}
// 良好实践:批量更新
function updateListGood(items) {
// 使用DocumentFragment减少重排
const fragment = document.createDocumentFragment();
items.forEach(item => {
const element = document.createElement('div');
element.textContent = item.name;
fragment.appendChild(element);
});
document.body.appendChild(fragment);
}
// 使用requestAnimationFrame优化动画
function smoothAnimation() {
let start = null;
function animate(timestamp) {
if (!start) start = timestamp;
const progress = timestamp - start;
// 更新动画
const element = document.getElementById('animated');
element.style.transform = `translateX(${progress / 10}px)`;
if (progress < 1000) {
requestAnimationFrame(animate);
}
}
requestAnimationFrame(animate);
}
常见陷阱和解决方案
1. 回调地狱
// 回调地狱
function getUserData(userId, callback) {
fetchUser(userId, (user) => {
fetchUserPosts(user.id, (posts) => {
fetchUserComments(posts[0].id, (comments) => {
callback({ user, posts, comments });
});
});
});
}
// 使用Promise
async function getUserData(userId) {
const user = await fetchUser(userId);
const posts = await fetchUserPosts(user.id);
const comments = await fetchUserComments(posts[0].id);
return { user, posts, comments };
}
// 使用Promise.all并行请求
async function getUserDataParallel(userId) {
const user = await fetchUser(userId);
const [posts, comments] = await Promise.all([
fetchUserPosts(user.id),
fetchUserComments(user.id)
]);
return { user, posts, comments };
}
2. 错误处理
// 忽略错误
async function badErrorHandling() {
const data = await fetchData();
processData(data); // 如果fetchData失败,这里会抛出错误
}
// 正确错误处理
async function goodErrorHandling() {
try {
const data = await fetchData();
processData(data);
} catch (error) {
console.error('处理数据时出错:', error);
showErrorMessage('操作失败,请重试');
}
}
// 使用.catch()
async function alternativeErrorHandling() {
const data = await fetchData().catch(error => {
console.error('获取数据失败:', error);
return null;
});
if (data) {
processData(data);
}
}
3. 内存泄漏
// 可能导致内存泄漏
function badTimer() {
setInterval(() => {
console.log('定时器运行');
}, 1000);
// 没有清理定时器
}
// 正确清理
function goodTimer() {
const intervalId = setInterval(() => {
console.log('定时器运行');
}, 1000);
// 在组件卸载时清理
return () => {
clearInterval(intervalId);
};
}
// 在React组件中使用
function TimerComponent() {
useEffect(() => {
const intervalId = setInterval(() => {
console.log('定时器运行');
}, 1000);
return () => clearInterval(intervalId);
}, []);
return <div>定时器组件</div>;
}
总结
- JavaScript通过事件循环实现非阻塞:异步操作通过Web APIs延迟执行,并通过任务队列和微任务队列排队。
- Promise和async/await使异步代码更易读和管理:它们提供了更清晰的语法来处理异步操作。
- 微任务(Promises)总是在任务(setTimeout等)之前运行:这是事件循环的重要特性。
- 理解执行顺序对于调试异步代码至关重要:掌握事件循环的工作原理有助于避免常见的陷阱。
- 性能优化需要避免阻塞事件循环:使用适当的异步模式和工具来保持应用的响应性。
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